Améliorer la conception des bâtiments en combinant modèles physiques et socio-économiques

Cette thèse vise à améliorer la conception des bâtiments en intégrant de manière plus réaliste les usages réels des occupants, souvent négligés dans les démarches conventionnelles. L’objectif principal était de développer une méthodologie d’optimisation robuste permettant d’identifier des solutions de conception performantes et fiables, malgré l’incertitude liée aux comportements des usagers. L’intérêt de cette approche repose sur le constat d’écarts fréquents entre les performances énergétiques théoriques et celles réellement observées en exploitation. Ces écarts, en partie liés à la diversité des profils d’occupation et à des phénomènes comme l’effet rebond, soulignent l’importance d’une modélisation interdisciplinaire intégrant à la fois la physique du bâtiment et les dimensions socio-économiques des ménages. Dans cette optique, des simulations thermiques dynamiques (STD) ont été couplées à un modèle économétrique capable d’estimer la température intérieure réellement observée en fonction des caractéristiques socio-économiques des ménages, des conditions météorologiques et des caractéristiques du logement. Cela permet une estimation plus réaliste des besoins en chauffage, en dépassant les hypothèses standards. Pour limiter les temps de calcul élevés associés aux STD et à l’optimisation robuste, des modèles de substitution ont été utilisés. La méthode a été testée sur un bâtiment très basse consommation et a permis de mettre en évidence l’intérêt de cette approche pour générer des conceptions plus adaptées aux usages réels, tout en anticipant les incertitudes futures.

La thèse a été menée avec le soutien financier de l’ADEME et du Conseil Savoie Mont Blanc, en collaboration avec le CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives). Ce financement s’inscrit dans la continuité des actions de l’ADEME en faveur de la recherche appliquée sur la performance énergétique des bâtiments, notamment en ce qui concerne les usages réels et les comportements des occupants, qui représentent un levier important dans la transition énergétique du secteur. Les rapports, publications et données produits par l’ADEME ont constitué des ressources précieuses pour cadrer la problématique et orienter la réflexion méthodologique. Cette collaboration a permis d’inscrire la thèse dans une dynamique de recherche appliquée au service de solutions concrètes pour le secteur du bâtiment.

Une partie des résultats a été valorisée à travers une communication à la conférence IBPSA (International Building Performance Simulation Association) France 2022, ainsi qu’un article publié dans la revue Energy and Buildings. Un deuxième article scientifique est en cours de rédaction. Sur le plan méthodologique, les travaux ont permis d’identifier des conceptions optimales robustes, en recherchant les compromis entre consommation de chauffage et coût global actualisé. Les résultats conduisent à des conceptions plus isolées, ce qui soulève une question importante concernant le confort d’été : ce type de conception serait-il toujours optimal dans un contexte de réchauffement climatique ? Une analyse complémentaire sur le confort estival constitue ainsi une perspective naturelle et nécessaire. Ces travaux ouvrent également des perspectives pour exploiter la méthodologie développée dans les pratiques des architectes et bureaux d’études, afin de mieux anticiper les usages réels dès la phase de conception et de proposer des solutions plus fiables face aux incertitudes